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建筑環(huán)境學(xué)
BuiltEnvironment1第一章2建筑的功能:創(chuàng)造一個(gè)微環(huán)境居住者的安全與健康生產(chǎn)過程需要在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天,建筑環(huán)境學(xué)也面臨兩個(gè)亟待解決的問題。
第一是如何調(diào)解滿足室內(nèi)環(huán)境舒適性與能源消耗和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。
第二,在室內(nèi)的空氣品質(zhì)方面,由于大量使用合成材料作為建筑內(nèi)部的裝修和保溫,并一味地為節(jié)能而減低新風(fēng)量出現(xiàn)了所謂的病態(tài)建筑.第一章
3為什么要考慮建筑外環(huán)境?建筑物所在地的氣候條件,會(huì)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu),直接影響室內(nèi)的環(huán)境,為得到良好的室內(nèi)氣候條件以滿足人們生活和生產(chǎn)的需要,必須了解當(dāng)?shù)馗髦饕獨(dú)夂蛞氐淖兓?guī)律及其特征。一個(gè)地區(qū)的氣候是在許多因素綜合作用下形成的。對(duì)建筑密切有關(guān)的氣候要素有:太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水等等。 第二章建筑外環(huán)境4宏觀氣候太陽輻射作用與地球氣候特點(diǎn)地球繞日運(yùn)動(dòng)規(guī)律太陽輻射室外氣候大氣壓力、風(fēng)、氣溫、天空溫度、地溫、濕度、降水微觀氣候人類營(yíng)造活動(dòng)形成的局部微氣候城市風(fēng)場(chǎng)、城市熱島、建筑日照第二章建筑外環(huán)境5第一節(jié)地球繞日運(yùn)動(dòng)的規(guī)律赤緯:太陽光線與地球赤道平面之間的夾角,表明季節(jié)的變化。全年的赤緯在+23.5-23.5之間變化。從而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替。地方平均太陽時(shí),是以太陽通過該地的子午線時(shí)為正午12時(shí)來計(jì)算一天的時(shí)間。本初子午線處在的平均太陽時(shí)為世界時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),稱為"世界時(shí)"。把全世界按地理經(jīng)度劃為24個(gè)時(shí)區(qū),每個(gè)時(shí)區(qū)包含地理經(jīng)度15。我國從東五時(shí)區(qū)到東九時(shí)區(qū),橫跨五個(gè)時(shí)區(qū)。統(tǒng)一采用東八時(shí)區(qū)的時(shí)間,即以東經(jīng)120的平均太陽時(shí)為中國的標(biāo)準(zhǔn)稱為“北京時(shí)間”。時(shí)角(h):將真太陽時(shí)用角度表示,表明時(shí)間的變化。當(dāng)?shù)貢r(shí)間12點(diǎn)時(shí)的時(shí)角為零,前后每隔一小時(shí),增加360/24=15,如10點(diǎn)和14點(diǎn)均為15×2=30。6第一節(jié)地球繞日運(yùn)動(dòng)的規(guī)律太陽位置常用兩個(gè)角度來表示,即太陽高度角b和太陽方位角A。太陽高度角為太陽方向與水平面的夾角,太陽方位角為太陽方向的水平投影偏離南向的角度。確定太陽高度角和方位角的目的在于進(jìn)行日照時(shí)數(shù)、日照面積、房屋朝向和間距以及房屋周圍陰影區(qū)范圍等的設(shè)計(jì)。
影響太陽高度角和方位角的因素有三:赤緯(d);時(shí)角(h);地理緯度。
夏至和冬至使太陽高度角與緯度之間的關(guān)系(北緯40)關(guān)系:緯度-d赤緯+b太陽高度角=907落到地球上的太陽輻射能量由三部分組成
直射輻射:為可見光和近紅外線
散射輻射:被大氣中的水蒸汽和云層散射,為可見光和近紅外線
大氣長(zhǎng)波輻射:大氣(水蒸汽和CO2)吸收后再向地面輻射,為長(zhǎng)波輻射。在日間比例很小,可以忽略。所謂太陽總輻射照度一般僅包括前兩部分太陽輻射能是地球上熱量的基本來源,是決定氣候的主要因素,也是建筑物外部最主要的氣候條件之一。在各種波長(zhǎng)的輻射中能轉(zhuǎn)化熱能的主要是可見光和紅外線。第二節(jié)太陽輻射可見光紫外線近紅外線長(zhǎng)波紅外線8太陽輻射能與太陽高度角I0圖中表明在法線方向和水平面上的直射輻射強(qiáng)度隨著太陽高度角的增大而增強(qiáng),而垂直面上的直射輻射強(qiáng)度開始隨著太陽高度角的增大而增強(qiáng),到達(dá)最大值后,又隨著太陽高度角的增大而減弱。
9太陽日總輻射照度與朝向地點(diǎn):北緯40°對(duì)于水平面來說,夏季總輻射熱量達(dá)到最大;而南向垂直表面,則冬季所接受的總輻射量為最大。10關(guān)于太陽高度角太陽高度角與太陽通過的路徑長(zhǎng)度密切相關(guān),從而影響日射強(qiáng)度。太陽高度角低則日射強(qiáng)度小冬季太陽高度角低,夏季太陽高度角高清晨和傍晚太陽高度角低,中午太陽高度角高高緯度地區(qū)太陽高度角低,低緯度地區(qū)太陽高度角高11太陽高度角冬夏不同12我國的宅舍習(xí)慣“坐北朝南”也有其科學(xué)道理。我國位于北半球,絕大部分處在北溫帶,太陽多從東偏南升起,從西邊落下。冬季,太陽高度角較小,住宅的門、窗朝南,可使更多斜射的太陽光線進(jìn)入室內(nèi),從而提高室內(nèi)溫度。而在夏季,太陽高度角增大,太陽從門、窗射入的光線相對(duì)就少,從而能保持室內(nèi)有一定的涼意。再就是我國大部分地區(qū)位于東亞季風(fēng)區(qū),宅舍朝南,盛夏季節(jié)可避開下午最熱時(shí)的直射陽光,隆冬季節(jié)又可避開西北寒風(fēng),起到防寒、保暖的作用。13大氣壓力大氣壓力隨海拔高度而變?cè)谕晃恢?,冬季大氣壓力比夏季大氣壓力高,變化范?%以內(nèi)海平面大氣壓力稱作標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,為101325Pa或760mmHg14風(fēng)風(fēng)的成因風(fēng)是指由于大氣壓差所引起的大氣水平方向的運(yùn)動(dòng)。地表增溫不同是引起大氣壓力差的主要原因,也是風(fēng)的主要成因。風(fēng)可分為大氣環(huán)流與地方風(fēng)兩大類。15風(fēng)風(fēng)的成因:風(fēng)是指由于大氣壓差所引起的大氣水平方向的運(yùn)動(dòng)。地表增溫不同是引起大氣壓力差的主要原因,也是風(fēng)的主要成因。風(fēng)可分為大氣環(huán)流與地方風(fēng)兩大類。大氣環(huán)流:造成全球各地差異赤道和兩極溫差造成地方風(fēng):造成局部差異,地方性地貌條件不同造成海陸風(fēng)、山谷風(fēng):以一晝夜為周期(局部地方晝夜受熱不均引起。)
季風(fēng):造成季節(jié)差異,以年為周期(海陸間季節(jié)溫差造成,冬季大陸吹向海洋,夏季海洋吹向大陸。)街巷風(fēng),高樓風(fēng)(海陸建筑物周圍環(huán)境的影響,風(fēng)遇障礙物繞行產(chǎn)生方向速度的變化。)16原因
地面有冷源1.夜間長(zhǎng)波輻射2.附近有較低溫的海風(fēng)吹來逆溫層正常的溫度梯度:地表熱,高空冷17空氣溫度主要指距地面1.5m高,背陰處的空氣溫度??諝馀c地表面以導(dǎo)熱、對(duì)流和長(zhǎng)波輻射形式進(jìn)行熱交換而被加熱或冷卻以對(duì)流為主。大氣中的氣體分子在吸收和放射輻射能時(shí)具有選擇性。它對(duì)太陽輻射幾乎是透明體,直接接受太陽輻射的增溫是非常微弱的。18大氣中的氣體分子主要靠吸收地面的長(zhǎng)波輻射而升溫,因此,地面與空氣的熱量交換是氣溫升降的直接原因。與溫暖的地表直接接觸的空氣層,由于導(dǎo)熱的作用而被加熱,此熱量又靠對(duì)流的作用而轉(zhuǎn)移到上層空氣。因此,氣流和風(fēng)帶著空氣團(tuán)不斷地與地表接觸而被加熱。在冬季和夜間,由于向空間的長(zhǎng)波輻射作用,地表較空氣要冷。這樣與地表所接觸的空氣就會(huì)被冷卻??諝鉁囟瓤諝鉁囟仁侨绾萎a(chǎn)生變化的?白天地表溫度升高與空氣溫度升高,誰是誘因?夜間地表溫度降低與空氣溫度降低,誰是誘因?19空氣溫度影響地面附近氣溫的因素主要有:入射到地面上的太陽輻射熱量,它起著決定性的作用。第二是地面的覆蓋面。不同的地形及地表覆蓋面對(duì)太陽輻射的吸收和反射以及本身溫度變化的性質(zhì)均不同,所以地面的增溫也不同。第三是大氣的對(duì)流作用以最強(qiáng)的方式影響氣溫。氣溫有年變化和日變化。一般在晴朗天氣下,氣溫一晝夜的變化是有規(guī)律的。從一天24小時(shí)所測(cè)得的溫度值圖中可以看出,氣溫日變化中有一個(gè)最高值和最低值。最高值通常出現(xiàn)在下午二時(shí)左右,而不是正午太陽高度角最大的時(shí)刻。最低氣溫一般出現(xiàn)在日出前后,而不是在午夜。這是由于空氣與地面間因輻射換熱而增溫或降溫都需要經(jīng)歷一段時(shí)間。20空氣溫度的局部效應(yīng)
受地面反射率、夜間輻射、氣流、遮陽等影響,離建筑物越遠(yuǎn),溫度越低。“霜洞”:當(dāng)空氣流入山谷、洼地、溝底時(shí),只要沒有風(fēng)力擾動(dòng),空氣就會(huì)如池水一樣積聚在一起。最可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象的條件是寒冷、晴朗的夜晚。在這種凹地里的建筑或住宅里,冬季溫度較其周圍平地面上的溫度低得多,特別是在夜間更為明顯。同樣地,在建筑物底層或位于一般地面以下而室外有凹坑的半地下室,情況也與此類似。21有效天空溫度大氣層吸收10%以上的太陽輻射和來自地面的反射輻射,并向地面進(jìn)行長(zhǎng)波輻射(5~8
m及13
m以上)。此時(shí)的大氣溫度用有效天空溫度來表示。即便是在晴朗天氣的夏季夜間,有效天空溫度也有可能達(dá)到零下。天氣越晴朗,夜間有效天空溫度就越低。22地層溫度表面溫度的變化取決于太陽輻射和對(duì)天空的長(zhǎng)波輻射,可看作是周期性的溫度波動(dòng)地層表面的月平均溫度波動(dòng)幅度基本等于室外月平均氣溫波動(dòng)的幅度。溫度波在向地層深處傳遞時(shí),有衰減和延遲;1.5m后日變化被濾掉;一定深度后便成為恒溫層,溫度比全年氣溫平均溫度高1~2℃。23濕度來源
水體蒸發(fā)植物蒸發(fā)影響因素
地面性質(zhì)水體分布季節(jié)陰晴水蒸汽分壓力冬季較低,夏季較高濕熱地區(qū):15~20mbar寒冷和沙漠地區(qū):2mbar日變化較小,季節(jié)變化較大內(nèi)陸地區(qū)夏季:上午9~10時(shí)和晚上9~10時(shí)最高,凌晨和午后最低沿海地區(qū)夏季和各地秋冬季:日變化與氣溫日變化一致日變化絕對(duì)濕度一日中相對(duì)穩(wěn)定相對(duì)濕度與氣溫變化反相
年變化內(nèi)陸和沿海地區(qū)差別較大24此處易聚集垃圾小區(qū)風(fēng)場(chǎng)形成機(jī)理建筑物對(duì)來流風(fēng)的阻礙和聚集作用小區(qū)內(nèi)太陽輻射導(dǎo)致各表面存在溫差而形成的自然對(duì)流不當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的危害冬季造成熱負(fù)荷增加高風(fēng)速影響人員行動(dòng)夏季自然通風(fēng)不良25小區(qū)風(fēng)場(chǎng)形成機(jī)理建筑物對(duì)來流風(fēng)的阻礙和聚集作用小區(qū)內(nèi)太陽輻射導(dǎo)致各表面存在溫差而形成的自然對(duì)流不當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的危害冬季造成熱負(fù)荷增加高風(fēng)速影響人員行動(dòng)夏季自然通風(fēng)不良城市氣候26城市熱島的成因自然條件市內(nèi)風(fēng)速、對(duì)天空長(zhǎng)波輻射:建筑布局影響對(duì)天空角系數(shù)和風(fēng)場(chǎng)云量:市區(qū)內(nèi)云量大于郊區(qū)太陽輻射:市內(nèi)大氣透明度低下墊面的吸收和反射特性、蓄熱特性:地面材料、植被、水體的設(shè)置人為影響:“人為熱”交通、家用電器、炊事產(chǎn)熱空調(diào)采暖產(chǎn)熱熱島強(qiáng)度:熱島中心氣溫減去同時(shí)間同高度(距地1.5m高處)附件遠(yuǎn)郊的氣溫的差值。單位:℃城市熱島27城市熱島與逆溫層由于自然對(duì)流的作用,在地面以上一定高度內(nèi)形成了一個(gè)溫度隨高度上升的穩(wěn)定的“逆溫層”,使污染物處于低溫區(qū)域,妨礙了污染物向上部的擴(kuò)散,加劇了城市的污染程度?!澳鏈貙印钡挠绊懛秶c熱島強(qiáng)度有關(guān),在大城市可達(dá)500m高,小城市約為50m。28建筑布局與日照日照的作用冬季采暖:充分利用太陽能自然采光需要:適當(dāng)?shù)纳⑸漭椛湫睦硇枰憾帐覂?nèi)光斑對(duì)人的心理有積極作用影響因素緯度:決定太陽高度角和日射強(qiáng)度建筑布局:決定遮擋情況目標(biāo)冬天盡量多:但太陽高度角低易被遮擋夏天盡量少:但太陽高度角高不易被遮擋29建筑布局與日照日影終日日影:一天中都沒有日照永久日影:終年沒有日照建筑布局與日照建筑的互遮擋:不同建筑物相互遮擋建筑的自遮擋:建筑物一部分被另一部分遮擋日照的作用日照過少導(dǎo)致人體產(chǎn)生的褪黑色素增加,引起精神憂郁紫外線殺菌,促進(jìn)合成維生素D導(dǎo)致皮膚癌可見光獲得照明紅外線帶來輻射熱能30城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定建筑氣候區(qū)劃Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、VII氣候區(qū)Ⅳ氣候區(qū)Ⅴ、Ⅵ
氣候區(qū)大城市中小城市大城市中小城市日照標(biāo)準(zhǔn)日大寒日冬至日日照時(shí)數(shù)(h)≥2≥3≥1有效日照時(shí)間帶(h)8~169~15日照時(shí)間計(jì)算起點(diǎn)底層窗臺(tái)面有關(guān)日照的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)日照間距為了得到充分的日照,南北方向相鄰的樓間距不得低于一定限值適用于南北行列式排列的板式建筑。31建筑熱濕環(huán)境是如何形成的?主要成因是外擾和內(nèi)擾的影響:
外擾:室外氣候參數(shù)(室外空氣溫濕度,太陽輻射,風(fēng)速,風(fēng)向等),鄰室的空氣溫濕度
內(nèi)擾:人員、照明、室內(nèi)設(shè)備等室內(nèi)熱濕源
建筑物獲得的熱量32基本概念圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱作用過程:無論是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱傳濕還是室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕,其作用形式包括對(duì)流換熱(對(duì)流質(zhì)交換)、導(dǎo)熱(水蒸汽滲透)和輻射三種形式。對(duì)流換熱(對(duì)流質(zhì)交換)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱傳濕室內(nèi)產(chǎn)熱產(chǎn)濕輻射導(dǎo)熱(水蒸汽滲透)33基本概念
得熱(HeatGain
HG):某時(shí)刻在內(nèi)外擾作用下進(jìn)入房間的總熱量叫做該時(shí)刻的得熱。如果得熱<0,意味著房間失去熱量。圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過程特點(diǎn):由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱慣性的存在,通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱量與外擾之間存在著衰減和延遲的關(guān)系。得熱潛熱顯熱輻射得熱對(duì)流得熱34太陽輻射的波譜可見光紫外線近紅外線長(zhǎng)波紅外線可見光45.6%紫外線7.0%近紅外線45.2%長(zhǎng)波紅外線2.2%在各種波長(zhǎng)的輻射中能轉(zhuǎn)化熱能的主要是可見光和紅外線。一般工業(yè)熱源的輻射均為長(zhǎng)波輻射。只有發(fā)射可見光的燈具和高溫?zé)嵩床庞锌赡馨l(fā)射可見光和近紅外線。太陽總輻射能量比例35不同的表面對(duì)輻射的波長(zhǎng)有選擇性:黑色表面對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射幾乎都是全部吸收,而白色表面可以反射幾乎90%的可見光。對(duì)于太陽輻射,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面越粗糙、顏色越深,吸收率就越高,反射率越低。而絕多數(shù)材料表面對(duì)長(zhǎng)波輻射的反射率和吸收率隨波長(zhǎng)變化不大,可近似為常數(shù),除拋光表面,基本都在0.9上下。3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射熱反射吸收36太陽輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞玻璃對(duì)輻射的選擇性0.8可見光近紅外線長(zhǎng)波紅外線普通玻璃的光譜透射率3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射
玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)的輻射有選擇性,對(duì)于可見光和近紅外線幾乎是透明的,但卻能夠有效地阻隔長(zhǎng)波紅外線輻射。玻璃具有溫室效應(yīng)37太陽輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞
將具有低紅外發(fā)射率、高紅外反射率的金屬(鋁、銅、銀、錫等),使用真空沉積技術(shù),在玻璃表面沉積一層極薄的金屬涂層,就制成了Low-e(Low-emissivity)玻璃。3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射38透射率反射率3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面所吸收的太陽輻射太陽輻射在透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳遞0.8可見光近紅外長(zhǎng)波紅外普通玻璃對(duì)長(zhǎng)波輻射的透過率低但吸收率高,Low-e既不透過、也不吸收長(zhǎng)波輻射;Low-e對(duì)近紅外的透過率可以比普通玻璃低很多。low-e玻璃與普通玻璃共同點(diǎn):表面無色,有良好的透光性能;對(duì)長(zhǎng)波輻射的透過率都很低。不同點(diǎn):low-e玻璃的透光選擇性393.1.2室外空氣綜合溫度太陽直射輻射大氣長(zhǎng)波輻射天空散射輻射對(duì)流換熱地面反射輻射周圍建筑和其他物體外表面的長(zhǎng)波輻射地面長(zhǎng)波輻射壁體得熱圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的熱平衡壁體得熱=對(duì)流換熱量+太陽輻射熱量+長(zhǎng)波輻射換熱量4060℃!35℃!如果忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與天空和周圍物體之間的長(zhǎng)波輻射: 3.1.2室外空氣綜合溫度
Solar-airTemperature考慮了太陽輻射的作用對(duì)表面換熱量的增強(qiáng),相當(dāng)于在室外氣溫上增加了一個(gè)太陽輻射的等效溫度值。是為了計(jì)算方便推出的一個(gè)當(dāng)量的室外溫度。41圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與環(huán)境的長(zhǎng)波輻射換熱Qlw包括大氣長(zhǎng)波輻射、與地面以及周圍建筑和其他物體外表面之間的長(zhǎng)波輻射。在計(jì)算白天的室外空氣綜合溫度時(shí),由于太陽輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于長(zhǎng)波輻射,因此可以忽略長(zhǎng)波輻射的作用。但是在夜間沒有太陽輻射,而天空的背景溫度遠(yuǎn)低于空氣溫度,因此建筑物向天空的輻射放熱量是不可以忽略的。思考題:白天有天空輻射嗎?3.1.3天空輻射(夜間輻射,有效輻射)42通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯熱得熱通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱通過透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱外表面對(duì)流換熱外表面日射通過墻體導(dǎo)熱3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞與得熱43通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)由于熱慣性存在,通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量和溫度的波動(dòng)幅度與外擾波動(dòng)幅度之間存在衰減和延遲的關(guān)系。衰減和滯后的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力44通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)非均質(zhì)板壁的一維不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程:邊界條件:
t(x,0)=f(x)內(nèi)表面長(zhǎng)波輻射45x=0x=
Qenv通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)利用室外空氣綜合溫度簡(jiǎn)化外邊界條件:實(shí)際通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量為:
這部分熱量將以對(duì)流換 熱和長(zhǎng)波輻射的形式向 室內(nèi)傳播。只有對(duì)流換 熱部分直接進(jìn)入了空氣。46通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱
基本物理過程分析結(jié)論即便室外氣象參數(shù)與室內(nèi)空氣溫度是確定的,實(shí)際通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)量也是不確定的
受其他壁面溫度高低與室內(nèi)輻射熱源方向的影響?!巴ㄟ^非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱”實(shí)際上是一個(gè)假設(shè)的量量級(jí)上與“通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)量”相當(dāng),但把受其他壁面溫度與室內(nèi)輻射熱源影響部分忽略了,存在數(shù)值上的偏差。47通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱為了求得所謂的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱HGwall,需要規(guī)定假定條件:假定除所考察的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面以外,其他各室內(nèi)表面的溫度均與室內(nèi)空氣溫度一致室內(nèi)沒有任何其他短波輻射熱源發(fā)射的熱量落在所考察的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上,即Qshw=0。此時(shí),通過該圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量就被定義為通過非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱,主要反映了室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空氣溫度的影響 HGwall=HGwall,conv+HGwall,lw48通過玻璃板壁的傳熱透過玻璃的日射得熱通過玻璃窗的得熱通過透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱得熱與玻璃窗的種類及其熱工性能有重要的關(guān)系。49透過單位面積玻璃的太陽輻射得熱:玻璃吸收太陽輻射造成的房間得熱:原理:玻璃吸熱后會(huì)向內(nèi)、外兩側(cè)散熱成立的條件:如果內(nèi)外氣溫一樣總得熱:HGwind,sol=HGglass,
+HGglass,a通過透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱50遮陽方式現(xiàn)有遮陽方式內(nèi)遮陽:普通窗簾、百頁窗簾外遮陽:挑檐、可調(diào)控百頁、遮陽蓬窗玻璃間遮陽:夾在雙層玻璃間的百頁窗簾,百頁可調(diào)控我國目前常見遮陽方式內(nèi)遮陽:窗簾外遮陽:屋檐、遮雨檐、遮陽蓬51外遮陽和內(nèi)遮陽有何區(qū)別?外遮陽:只有透過和吸收中的一部分成為得熱內(nèi)遮陽:遮陽設(shè)施吸收和透過部分全部為得熱反射對(duì)流透過對(duì)流透過反射52通過玻璃窗的長(zhǎng)波輻射夜間除了通過玻璃窗的傳熱以外,還有由于天空夜間輻射導(dǎo)致的散熱量采用low-
玻璃可減少夜間輻射散熱53通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞濕傳遞的動(dòng)力是水蒸氣分壓力的差。墻體中水蒸氣的傳遞過程與墻體中的熱傳遞過程相類似:w=Kv(Pout-Pin)
kg/s
m2水蒸汽滲透系數(shù),kg/(N
s)或s/m:54飽和水蒸汽分壓力溫度實(shí)際水蒸汽分壓力通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕傳遞當(dāng)墻體內(nèi)實(shí)際水蒸汽分壓力高于飽和水蒸汽分壓力時(shí),就可能出現(xiàn)凝結(jié)或凍結(jié),影響墻體保溫能力和強(qiáng)度。55室內(nèi)顯熱熱源包括照明、電器設(shè)備、人員顯熱熱源散熱的形式
輻射:進(jìn)入墻體內(nèi)表面、空調(diào)輻射板、透過玻璃窗到室外、其它室內(nèi)物體表面(家具、人體等);對(duì)流:直接進(jìn)入空氣。顯熱熱源輻射散熱的波長(zhǎng)特征
可見光和近紅外線:燈具、高溫?zé)嵩矗姞t等)長(zhǎng)波輻射:人體、常溫設(shè)備
其他得熱來源:室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕56其他得熱來源:室內(nèi)產(chǎn)熱與產(chǎn)濕室內(nèi)濕源包括人員、水面、產(chǎn)濕設(shè)備散濕形式:直接進(jìn)入空氣得熱往往考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具的蓄熱,“得濕”一般不考慮“蓄濕”濕源與空氣進(jìn)行質(zhì)交換同時(shí)一般伴隨顯熱交換其他得熱來源:人體散熱散濕(4)其他得熱來源:空氣滲透帶來的得熱夏季:室內(nèi)外溫差小,風(fēng)壓是主要?jiǎng)恿Χ荆菏覂?nèi)外溫差大,熱壓作用往往強(qiáng)于風(fēng)壓,造成底層房間熱負(fù)荷偏大。因此冬季冷風(fēng)滲透往往不可忽略。57冷負(fù)荷與熱負(fù)荷冷負(fù)荷:維持室內(nèi)空氣熱濕參數(shù)為某恒定值時(shí),在單位時(shí)間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量,包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果把潛熱負(fù)荷表示為單位時(shí)間內(nèi)排除的水分,則又可稱作濕負(fù)荷。熱負(fù)荷:維持室內(nèi)空氣熱濕參數(shù)為某恒定值時(shí),在單位時(shí)間內(nèi)向室內(nèi)加入的熱量,包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩部分。如果只控制室內(nèi)溫度,則熱負(fù)荷就只包括顯熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷的大小與去除負(fù)荷的方式有關(guān)送風(fēng)方式還是輻射方式?冷輻射板空調(diào)需要去除的熱量除了進(jìn)入到空氣中的得熱量外,還包括部分貯存在熱表面上的得熱量。常規(guī)的送風(fēng)方式空調(diào)需要去除的是進(jìn)入到空氣中的得熱量。58各種得熱進(jìn)入空氣的途徑潛熱得熱、滲透空氣得熱得熱立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱、通過玻璃窗日射得熱、室內(nèi)顯熱源散熱對(duì)流得熱部分立刻成為瞬時(shí)冷負(fù)荷輻射得熱部分先傳到各內(nèi)表面,再以對(duì)流形式進(jìn)入空氣成為瞬時(shí)冷負(fù)荷,因此負(fù)荷與得熱在時(shí)間上存在延遲。59得熱與冷負(fù)荷的關(guān)系冷負(fù)荷與得熱有關(guān),但不一定相等決定因素空調(diào)形式
送風(fēng):負(fù)荷=對(duì)流部分輻射:負(fù)荷=對(duì)流部分+輻射部分注意:輻射的存在是延遲和衰減的根源!60人體的熱平衡熱平衡方程M
W
C
R
E
S=0
皮膚表面積AD=0.202mb
0.425H0.725
身高1.78m體重65kgAD為1.8m2第四章
人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)61人體與外界的熱交換顯熱交換對(duì)流散熱輻射散熱潛熱交換皮膚散濕出汗蒸發(fā)皮膚濕擴(kuò)散呼吸散濕第四章
人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)62影響人體與外界熱交換的因素環(huán)境空氣溫度:對(duì)流換熱環(huán)境表面溫度:輻射換熱水蒸汽分壓力(空氣濕度):對(duì)流質(zhì)交換高溫環(huán)境:增加熱感低溫環(huán)境:增加冷感!風(fēng)速:對(duì)流熱交換和對(duì)流質(zhì)交換吹風(fēng)感:Draught,冷感和對(duì)皮膚的壓力沖擊服裝熱阻:影響所有換熱形式服裝的作用:保溫和阻礙濕擴(kuò)散63人體的能量代謝率影響因素多:
肌肉活動(dòng)強(qiáng)度:絕對(duì)的影響環(huán)境溫度:偏高、偏低都增加代謝率性別:男性高于女性年齡:少年高于老人神經(jīng)緊張程度:緊張則代謝率高進(jìn)食后時(shí)間的長(zhǎng)短等:進(jìn)食后代謝率增加,蛋白質(zhì)代謝率高,糖和脂肪類代謝率低。代謝率單位met:1met=58.2W/m2,即成年男子靜坐時(shí)的代謝率。64人體散熱、散濕量的影響因素全熱:主要決定于肌肉活動(dòng)強(qiáng)度,受其它因素影響在應(yīng)用上可以忽略。顯熱:決定于溫度,隨溫度上升而減少。潛熱(散濕):決定于溫度,隨溫度上升而增加。6566人體的溫度感受系統(tǒng)20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)人的皮膚上存在對(duì)冷敏感的區(qū)域“冷點(diǎn)”和對(duì)熱敏感的區(qū)域“熱點(diǎn)”人體各部位的冷點(diǎn)數(shù)目明顯多于熱點(diǎn)為什么人對(duì)冷更敏感?50mV2.溫度感受系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)67下丘腦具有調(diào)節(jié)代謝、體溫和內(nèi)分泌功能,前部主要促進(jìn)散熱來降溫,后部促進(jìn)產(chǎn)熱抵御寒冷。散熱調(diào)節(jié)方式血管擴(kuò)張,增加血流,提高表皮溫度出汗御寒調(diào)節(jié)方式血管收縮,減少血流,降低表皮溫度通過冷顫增加代謝率人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)68人的體溫設(shè)定值隨肌肉活動(dòng)強(qiáng)度而改變?cè)隗w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí),增加環(huán)境溫度并不能提高人體的核心溫度(直腸溫度)。只有改變代謝率才能改變?nèi)梭w核心溫度。69體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理2.溫度感受系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)70熱感覺研究方法:心理學(xué)定義:人對(duì)周圍環(huán)境“冷”“熱”的主觀描述。特點(diǎn):盡管人描述環(huán)境的冷熱,實(shí)際上只能感覺到自己皮膚下神經(jīng)末梢的溫度。所以“冷”“熱”與感受者的身體狀態(tài)有關(guān),不是完全客觀的。“中性”的定義:不冷不熱,人用于體溫調(diào)節(jié)消耗的能量最小。3.熱感覺與熱舒適71熱感覺的影響因素冷熱刺激的存在刺激的延續(xù)時(shí)間人體原有的狀態(tài)28303234363840溫度的變化(℃)適應(yīng)溫度(℃)熱感覺的適應(yīng)性當(dāng)環(huán)境溫度迅速變化時(shí),熱感覺的變化比體溫的變化要快。
72熱感覺的測(cè)量:?jiǎn)柧碚{(diào)查美國采暖,制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers)
73觀點(diǎn)2:
舒適=中性×舒適產(chǎn)生于不適的消除過程中?!笆孢m”比“中性”更主觀。Cool&Comfort!什么是熱舒適?(2種觀點(diǎn))熱舒適與熱中性的背離74影響熱舒適的因素
空氣濕度
垂直溫差盡管受試者處于熱中性狀態(tài),頭足溫差仍然使人感到不舒適
氣流與吹風(fēng)感定義:人體所不希望的局部降溫。但在“中性-熱”環(huán)境下吹風(fēng)往往是愉快的人頭頂上的自然對(duì)流速度是0.2m/s,是人體對(duì)風(fēng)速可以覺察到的閾值,往往用來確定室內(nèi)風(fēng)速的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)空氣流速≤0.5m/s,只要把空氣溫度調(diào)整得合適(提高空氣溫度),就可以使空氣的流動(dòng)幾乎覺察不到。輻射不均勻性
年齡、性別、季節(jié)、人種中性-熱環(huán)境中,為什么潮濕的空氣使人不舒服?皮膚濕潤(rùn)度增高
皮膚黏著性增加
不適空氣濕度對(duì)人體排汗量有影響嗎?在皮膚沒有完全濕潤(rùn)的情況下,增加空氣濕度會(huì)減少人體散熱量嗎?75熱感覺投票和熱舒適投票
ThermalComfortVote&ThermalSensationVote3.熱感覺與熱舒適76PMV指標(biāo)的7級(jí)分度PMV指標(biāo)只代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺,不能代表所有個(gè)人的感覺。預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV(PredictedMeanVote)預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD(PredictedPercentDissatisfied)PPD是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意的百分?jǐn)?shù)
即便達(dá)到PMV=0,仍然有5%的人不滿意。反映了人的個(gè)體差異。77背景與機(jī)理大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查證實(shí)高溫會(huì)降低勞動(dòng)的效率寒冷影響肢體的靈活性溫度偏離最佳值會(huì)增加事故發(fā)生率機(jī)理:激發(fā)的概念,工作本身+物理環(huán)境中等激發(fā)時(shí)效率最高低激發(fā)導(dǎo)致人不清醒高激發(fā)導(dǎo)致不能全神貫注熱環(huán)境與勞動(dòng)效率冷應(yīng)力和工作效能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)手的皮膚溫度低于15℃時(shí),關(guān)節(jié)變得僵硬靈巧性明顯下降實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)手的皮膚溫度低于6℃時(shí)出現(xiàn)麻木感覺冷風(fēng)有渙散精神作用,分散工作注意力體溫過低導(dǎo)致人過于激奮,降低需要持續(xù)集中注意力的工作的效能78SBS-SickBuildingSyndrome
病態(tài)建筑綜合癥癥狀頭痛、惡心疲乏、失眠、記憶力衰退皮膚、粘膜有刺激感(眼紅、流淚、咽干等)呼吸紊亂特點(diǎn)離開病態(tài)建筑一段時(shí)間后即恢復(fù)正常只有癥狀,難以進(jìn)行醫(yī)學(xué)確診,無法確定病源第五章建筑空氣環(huán)境BRI:BuildingRelativeIllness
建筑關(guān)聯(lián)病可由醫(yī)學(xué)認(rèn)定的病原體所引起的特定疾病,可進(jìn)行醫(yī)學(xué)確診,如:過敏性肺炎過敏性鼻炎哮喘軍團(tuán)病有機(jī)塵中毒肺癌79室內(nèi)空氣質(zhì)量下降的原因強(qiáng)調(diào)節(jié)能導(dǎo)致的建筑密閉性增強(qiáng)和新風(fēng)量減少新型合成材料在現(xiàn)代建筑中大量應(yīng)用散發(fā)有害氣體的電器產(chǎn)品的大量使用傳統(tǒng)集中空調(diào)系統(tǒng)的固有缺點(diǎn)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的不合理廚房和衛(wèi)生間氣流組織不合理室外空氣污染1.室內(nèi)空氣品質(zhì)簡(jiǎn)介室內(nèi)空氣質(zhì)量下降的危害危害居住者健康降低勞動(dòng)效率80室內(nèi)空氣污染物的來源之一:室外來源燃料的燃燒、交通工具、工業(yè)企業(yè)、城市垃圾等造成的:NOx、SOx、H2S、懸浮顆粒物、煙霧等地層放射性污染被污染的水2.室內(nèi)空氣污染源和污染途徑來源之二:室內(nèi)來源生產(chǎn)工藝工程
有機(jī)溶劑的蒸汽、燃燒產(chǎn)生的有毒氣體、刺激性氣體、生產(chǎn)性粉塵等人員活動(dòng)廚房燃燒產(chǎn)物衛(wèi)生間污染化學(xué)品污染建材、裝修材料、日用化學(xué)產(chǎn)品家具和辦公用品設(shè)計(jì)或管理不良的HVAC系統(tǒng)81污染物類型
CO2與其他有害氣體:新陳代謝氣味:汗液蒸發(fā)、呼吸、有機(jī)物排泄、微生物分解、氨氣等懸浮顆粒物人體呼吸道排氣污染149種:CO2、氨、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等病毒、細(xì)菌人體其他污染物皮膚排泄物:CO2、CO、丙酮、苯、甲醛、甲烷、皮屑(英國:占室內(nèi)灰塵的90%)、毛發(fā)等
衣服上的灰塵、細(xì)菌煙草的煙氣:尼古丁、甲醛、CO等來源之三:人體生物污染2.室內(nèi)空氣污染源和污染途徑82IAQIndoorAirQuality
室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)兩種思路機(jī)械論強(qiáng)調(diào)室內(nèi)空氣成分與濃度,采用一系列污染物濃度指標(biāo)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。IAQ問題成為單純的物理化學(xué)問題。但低濃度條件下,儀器無法測(cè)定時(shí)就無能為力。人是標(biāo)準(zhǔn)的提供者,只影響被評(píng)價(jià)區(qū)域受關(guān)注的權(quán)重。人數(shù)和位置一定,IAQ的評(píng)價(jià)就與人無關(guān)。強(qiáng)調(diào)人的感覺提出“感知的空氣品質(zhì)”(PerceivedAirQuality)理由:多種污染物存在的條件下,組分比例構(gòu)成不同,各種組分對(duì)人的感覺的影響也會(huì)產(chǎn)生變化;空氣成分相同條件下,溫、濕度不同會(huì)導(dǎo)致人對(duì)IAQ的感覺不同。3.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)83感知的空氣品質(zhì)丹麥工業(yè)大學(xué)P.O.Fanger的定義(1989):品質(zhì)反映了人們要求的程度,如果人們對(duì)空氣滿意,就是高品質(zhì);反之,就是低品質(zhì)。從純主觀感受出發(fā)。
ASHRAE62-1989:良好IAQ是空氣中沒有已知的污染物達(dá)到公認(rèn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)所確定的有害濃度指標(biāo),并且處于這種空氣中的絕大多數(shù)人(≥80%)對(duì)此沒有表示不滿意
主觀感受與客觀評(píng)價(jià)結(jié)合。
ASHRAE62-1989R:可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì):同上可接受的感知室內(nèi)空氣品質(zhì):必備條件,非充分條件3.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)84室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法方法1:測(cè)量室內(nèi)污染物濃度客觀評(píng)價(jià)問題:用什么作為代表性的污染物?(測(cè)什么?)低濃度下的測(cè)量受到儀器精度的限制方法2:調(diào)查問卷主觀評(píng)價(jià)問題:主觀評(píng)價(jià)結(jié)果往往與客觀評(píng)價(jià)結(jié)果矛盾:客觀測(cè)量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于控制標(biāo)準(zhǔn),但主觀感覺不好客觀測(cè)量值可能有些問題,但主觀感覺并不差人們感覺不舒服的原因很多,不知道哪些是IAQ的問題(熱環(huán)境、顏色、照度、工作壓力等也有影響)。3.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)85室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)(IEQIndoorEnvironmentQuality)大量研究證明,引起病態(tài)建筑綜合癥的并非某一種室內(nèi)污染物的單獨(dú)作用,也并非完全由室內(nèi)空氣中的污染物所致,而是多種因素的綜合作用。室內(nèi)空氣品質(zhì)、舒適度、噪聲、照明、社會(huì)心理壓力、工作壓力、工作區(qū)背景等因素對(duì)室內(nèi)人員生理和心理上的單獨(dú)和綜合的作用。3.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)86空氣污染的主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)氣味人們往往根據(jù)氣味評(píng)判空氣質(zhì)量鼻子的特征比任何測(cè)量?jī)x表都靈敏嗅覺有時(shí)間適應(yīng)性:難以定量個(gè)體有差異,難以作為客觀標(biāo)準(zhǔn)鼻子的靈敏度隨空氣的溫濕度改變P.O.Fanger的研究結(jié)論為:IAQ隨空氣焓值的降低而提高。3.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)87空氣污染物的種類及其危害氣體污染物
CO2
氡
控制標(biāo)準(zhǔn):A類C類,表面涂層,加大通風(fēng)換氣次數(shù)
氨
防止污染措施:禁止使用氨作防凍劑揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC
氣味
分子污染4.室內(nèi)空氣污染對(duì)人健康的影響為什么測(cè)CO2作指標(biāo)?易測(cè);反映了其它人體代謝污染物產(chǎn)生的水平;不能反映其它過程產(chǎn)生污染物的水平什么是voc?voc特點(diǎn):?jiǎn)为?dú)濃度不高,但多種微量VOC的共同作用不可忽視;長(zhǎng)期低劑量釋放,對(duì)人體危害大;引起頭痛、惡心等癥狀。影響空氣的新鮮度和IAQ的可接受性,低濃度污染,不會(huì)超過權(quán)威機(jī)構(gòu)的上限值;分子擴(kuò)散速度極快,難以控制。因此源控制最重要。IAQ差
超標(biāo)88空氣污染物的種類及其危害懸浮顆粒物-可吸入顆粒物包括煙氣、大氣塵埃、纖維性粒子及花粉附加危害成為病毒、細(xì)菌的傳播附著物;VOC附著物一、二次揚(yáng)塵和室內(nèi)濕度過低是其產(chǎn)生的主要原因。避免揚(yáng)塵、增強(qiáng)過濾、控制濕度等方式以及控制產(chǎn)生源等手段來避免污染
微生物(病毒、細(xì)菌、塵螨)
其它(油煙、煙草煙霧、臭氧等)4.室內(nèi)空氣污染對(duì)人健康的影響89污染物的控制方法源頭治理─消除室內(nèi)污染源;減小室內(nèi)污染源散發(fā)強(qiáng)度;污染源附近局部排風(fēng)。通新風(fēng)稀釋和合理組織氣流─保證足夠的新風(fēng)量或通風(fēng)換氣量,稀釋和排除室內(nèi)氣態(tài)污染物。這也是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的基本方法??諝鈨艋げ捎酶鞣N物理或化學(xué)方法如過濾、吸附、吸收、氧化還原等將空氣中的有害物清除或分解掉。5.室內(nèi)空氣污染的去除方法90空氣凈化方法和原理空氣過濾
吸附紫外燈殺菌靜電吸附納米材料光催化等離子放電催化臭氧消毒滅菌5.室內(nèi)空氣污染的去除方法過濾器主要功能:處理空氣中的顆粒污染。常見誤解:過濾器像篩子一樣物理吸附(選擇性不強(qiáng),脫附。常用的吸附劑是活性炭)化學(xué)吸附(對(duì)分子量小的化合物作用顯著。浸漬高錳酸鉀的氧化鋁)一般紫外燈安置在房間上部,不直接照射人。紫外燈殺菌需要一定的作用時(shí)間:數(shù)分鐘。在光化學(xué)反應(yīng)中,以TiO2作催化劑,在太陽光尤其是紫外線的照射下,生成氧化能力很強(qiáng)的OH基團(tuán),可使有機(jī)物(VOC)被氧化、分解,最終分解為CO2和H2O。光催化和等離子放電催化的優(yōu)點(diǎn):廣譜、安全、穩(wěn)定、節(jié)能臭氧:刺激性氣體,有強(qiáng)氧化性、高效的消毒作用,主要應(yīng)用在于滅菌消毒91空氣凈化方法總結(jié)物理污染化學(xué)污染微生物污染普通過濾吸附靜電除塵要了解“病情”,對(duì)癥下藥。目前,空氣凈化方法產(chǎn)品宣傳中大多為“包治百病”。現(xiàn)實(shí)世界中無萬能“靈丹妙藥”。5.室內(nèi)空氣污染的去除方法92氣流組織對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義氣流組織的定義狹義:機(jī)械通風(fēng)的送回風(fēng)的搭配形式廣義:一定的送風(fēng)口形式和送風(fēng)參數(shù)所帶來的室內(nèi)氣流分布(AirDistribution)送風(fēng)參數(shù):風(fēng)量、風(fēng)速的大小和方向以及風(fēng)溫、濕度、污染物濃度等氣流組織的重要性:保證室內(nèi)熱濕環(huán)境和保證空氣品質(zhì)第六章通風(fēng)與氣流組織93通風(fēng)的方式自然通風(fēng)利用自然的手段(熱壓、風(fēng)壓等)來促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式特點(diǎn):節(jié)能;充足的新鮮空氣;受建筑設(shè)計(jì)和氣候條件限制,難以控制機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段(風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等)產(chǎn)生壓力差來實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的方式特點(diǎn):可控制性強(qiáng)。可通過調(diào)整風(fēng)口、風(fēng)量等控制室內(nèi)氣流分布;需要消耗能源,初投資和運(yùn)行費(fèi)都比較高94孔口兩側(cè)存在壓差△P,引起開口處空氣流動(dòng),速度為v,它們之間存在如下關(guān)系:開口流量系數(shù):有效開口面積: μF自然通風(fēng)作用機(jī)理:自然通風(fēng)95自然通風(fēng)驅(qū)動(dòng)力
壓差熱壓:溫差引起的空氣密度差導(dǎo)致建筑開口內(nèi)外的壓差風(fēng)壓:室外繞流引起建筑周圍壓力分布的不同形成開口處的壓差自然通風(fēng)的分類熱壓通風(fēng)(余壓概念)風(fēng)壓通風(fēng)風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)96熱壓通風(fēng)h
w
nba如:夏天經(jīng)過商店門口冷氣向外走97熱壓通風(fēng)的基本概念余壓里熱外冷,窗下進(jìn)上出,中間一個(gè)面不進(jìn)不出,叫中和面98多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓里熱外冷:整樓大中和面,不會(huì)進(jìn)出風(fēng)小中和面,樓下下進(jìn)多,樓上下進(jìn)少,出多,暖和,空氣不好99風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)剖面圖:風(fēng)刮,繞流,前面形成正壓區(qū),繞流后流線脫離,形成負(fù)壓區(qū)100風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)的方法求取K值。風(fēng)壓系數(shù)101風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)風(fēng)反方向刮,是學(xué)術(shù)上沒有解決的問題102常見的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)Crossventilation103機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)追求均勻的室內(nèi)環(huán)境混合后的空氣可能已被污染置換通風(fēng)保證人員呼吸區(qū)的環(huán)境要求下送風(fēng),新鮮氣流先送入工作區(qū)個(gè)性化送風(fēng)滿足不同個(gè)體的特殊性要求工位送風(fēng),獨(dú)立可調(diào)104機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式混合通風(fēng)置換通風(fēng)個(gè)性化送風(fēng)風(fēng)速通常小于0.5米/秒,與距離平方成反比,到達(dá)人工作區(qū)域大概o.25m/s能沒有明顯感覺比較理想的混合通風(fēng)105混合通風(fēng)的氣流形式上送上回上送下回下送下回側(cè)送上下回106新風(fēng)通風(fēng)換氣量決定因素室內(nèi)污染物允許濃度室外污染物濃度室內(nèi)污染物發(fā)生量:發(fā)生量已知否???室內(nèi)污染物產(chǎn)生對(duì)換氣量的要求人體代謝生物污染:以CO2濃度或臭氣強(qiáng)度指數(shù)為指標(biāo)確定換氣量消除煙臭的要求根據(jù)吸煙量確定污染物發(fā)生量:VOC等微量產(chǎn)生的污染難以監(jiān)測(cè),通風(fēng)量的確定仍然是需要研究的問題。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--通風(fēng)量107氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關(guān)系總新風(fēng)量滿足要求,是否意味著IAQ一定滿足要求?向室內(nèi)引入的新風(fēng)是否都進(jìn)入了呼吸區(qū)?(可能短路,上送上回不一定到人區(qū)域)室內(nèi)空氣更新的快慢如何?(十人小屋和十人大屋,小屋更新的快。用換氣次數(shù)代表)室內(nèi)污染物被轉(zhuǎn)移出去的速度如何?(風(fēng)口哪里來,先經(jīng)過污染物再到人區(qū)空氣就不好,新風(fēng)量相同人區(qū)IAQ不同)室內(nèi)空氣參數(shù)分布是否滿足要求?(工藝空調(diào)恒溫恒濕嚴(yán)格控制質(zhì)的問題,各點(diǎn)是否合適。)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--氣流分布與室內(nèi)環(huán)境108氣流分布(氣流組織)評(píng)價(jià)的方法通風(fēng)氣流組織評(píng)價(jià)的三類參數(shù)描述送風(fēng)有效性的參數(shù),主要反映送風(fēng)能否有效到達(dá)考察區(qū)域以及到達(dá)該區(qū)域的空氣新鮮程度,如:空氣齡、換氣效率、送風(fēng)可及性描述污染物排除有效性的參數(shù),主要反映污染物到達(dá)考察區(qū)域的程度以及到達(dá)該區(qū)域所需要的時(shí)間,如:污染物含量和排空時(shí)間、排污效率與余熱排除效率、污染物年齡、污染源可及性與熱舒適關(guān)系密切的有關(guān)參數(shù),如:不均勻系數(shù)
、空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)(ADPI)
室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--氣流分布與室內(nèi)環(huán)境109兩種典型的理想氣流分布均勻混合:氣流充分混合,各處參數(shù)完全一樣活塞流動(dòng)實(shí)際情況都不是均勻混合和活塞流動(dòng),而要復(fù)雜得多理想的氣流分布形式室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--氣流分布與室內(nèi)環(huán)境有摻混,有活塞,復(fù)雜110全面通風(fēng)的基本微分方程式(均勻混合時(shí)的稀釋方程)QCSd
+Md
-QCd
=VdC(質(zhì)平衡方程)在通風(fēng)量Q一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時(shí)候,求C2與通風(fēng)時(shí)間的關(guān)系:穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)系式:或MQ,CsCVC室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--氣流分布與室內(nèi)環(huán)境111活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時(shí)間常數(shù)(換氣次數(shù)的倒數(shù))確定房間的溫度、濕度和污染物濃度在經(jīng)過源之前等于送風(fēng)參數(shù)經(jīng)過源之后等于均勻混合后的參數(shù)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--氣流分布與室內(nèi)環(huán)境112室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他空氣齡Airage最早于20世紀(jì)80年代由Sandberg提出??諝恺g是指送風(fēng)到達(dá)房間某點(diǎn)的時(shí)間。實(shí)際意義是指舊空氣被新空氣所代替的速度。某點(diǎn)的空氣齡越小,說明該點(diǎn)的空氣越新鮮,空氣品質(zhì)就越好??諝饽挲g分為房間平均的空氣年齡和局部的(某一測(cè)點(diǎn)上的)空氣年齡。最新鮮的空氣應(yīng)該是在送風(fēng)口的入口處,空氣剛進(jìn)入室內(nèi)時(shí),空氣年齡為零。此處空氣停留時(shí)間最短(趨近于零),陳舊空氣被新鮮空氣取代的速度最快。而最陳舊"的空氣有可能在室內(nèi)的任何位置,這要視室內(nèi)氣流分布的情況而定。最"陳舊"的空氣應(yīng)該出現(xiàn)在氣流的"死角"。此處空氣停留時(shí)間最長(zhǎng),"陳舊"空氣被新鮮空氣取代的速度最慢.
113與空氣齡相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)殘余時(shí)間(Residuallifetime)空氣從當(dāng)前位置到離開房間的時(shí)間
rl駐留時(shí)間(Residencetime)空氣離開房間時(shí)空氣齡
r舊教材:換氣時(shí)間室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他114室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他空氣齡Airage如果某點(diǎn)的空氣年齡為
的空氣微團(tuán)在某點(diǎn)空氣中所占的比例分布即概率分布f(
),有累計(jì)分布函數(shù)則某點(diǎn)的平均空氣齡為P
P115幾處典型的空氣齡房間平均空氣齡等于房間各點(diǎn)空氣齡的體平均典型流型的空氣齡活塞流:
p
=e/2
r=e=n
均勻混合流:
p
=e非完全混合流:入口空氣年齡最年輕,出口空氣年齡最老。P
PCe室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他
e1161.示蹤氣體試驗(yàn)法是研究建筑物空氣分布與滲透特性的重要手段示蹤氣體的目的是準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)室內(nèi)空氣流動(dòng)特性,必須具有如下特點(diǎn)能夠完全跟隨空氣流動(dòng)具有可測(cè)性具有穩(wěn)定性,一般情況下不發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)無毒性常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。117換氣效率不涉及污染源的位置理論上最短的換氣時(shí)間是多少?“理想活塞流”的換氣效率最高,房間的平均空氣齡最小換氣效率的定義實(shí)際通風(fēng)條件下房間平均空氣齡與活塞流的平均空氣齡的比值倒數(shù)為換氣效率,反映了新鮮空氣置換原有空氣的快慢與活塞通風(fēng)下置換快慢的比較。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他118常見送回風(fēng)形式的換氣效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他119送風(fēng)可及性(清華,2003)
AccessibilityofSupplyAir:ASA
傳統(tǒng)的氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo),如空氣齡和換氣效率,均反映的是穩(wěn)態(tài)情況需要反映送風(fēng)在任意時(shí)刻到達(dá)室內(nèi)各點(diǎn)的能力,考慮有限時(shí)間內(nèi)送風(fēng)的有效性定義在流場(chǎng)不變的條件下,假設(shè)某一送風(fēng)口的空氣含有濃度為Cs,i的指示劑氣體,房間內(nèi)部無源,則該送風(fēng)口在歷時(shí)T后對(duì)空間位置i的可及性為室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他120可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性,與送風(fēng)有無指示劑無關(guān)可及性反映了在經(jīng)歷了一定時(shí)間后,各風(fēng)口送風(fēng)到達(dá)空間各點(diǎn)的相對(duì)程度單一風(fēng)口經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后,空間各點(diǎn)的可及性均為1多個(gè)風(fēng)口經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后,在空間各點(diǎn)的可及性和為1室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他121一個(gè)對(duì)比的概念
排污效率:涉及污染源的位置排污效率充分混合流
=1活塞流均勻污染源
=2余熱排除效率用得熱代替污染物,溫度代替污染物濃度平均排污效率局部排污效率PCe,teCs,ts室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他122不均勻系數(shù)反映氣流溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的不均勻程度。t均方根偏差溫度不均勻系數(shù)速度不均勻系數(shù)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他123空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI
(AirDiffusionPerformanceIndex)定義滿足規(guī)定風(fēng)速和溫度要求的測(cè)點(diǎn)數(shù)與總測(cè)點(diǎn)數(shù)之比有效溫差
ET=(t-tn)-7.66(Vi-0.15)
ADPI的值越大,說明感到舒適的人群比例越大。在一般情況下,應(yīng)使ADPI≥80%室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)--空氣齡與其他124第七章建筑聲環(huán)境聲波:聲源振動(dòng)引起彈性媒質(zhì)的壓力變化,并在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波聲源:振動(dòng)的固體、液體、氣體聲壓:空氣壓強(qiáng)的變化量,10-5~10Pa量級(jí)聲音的頻帶人耳可以聽見范圍為20~20000Hz人耳聽不見的范圍20Hz以下:次聲20000Hz以上:超聲
125聲音的頻帶高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz頻率7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)在噪聲控制中通常粗略地把聲波的頻率分為三個(gè)頻段:300Hz以下的稱低頻聲,300-1000Hz之間的稱中頻聲,1000Hz以上的稱高頻聲。126聲音的頻帶簡(jiǎn)諧音(純音)聲壓變化為只有一個(gè)頻率的余弦函數(shù)的聲音只需要頻率f和聲壓幅值Pm就可以描述復(fù)音周期性信號(hào),含有基頻和諧頻,諧頻是基頻的整倍數(shù)其頻譜圖可以表示為在基頻f0和2f0、3f0、……nf0處的一系列高矮不等的豎直線——線狀譜(離散譜)普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜頻程把聲頻范圍劃分成幾個(gè)頻段,稱作頻程或頻帶倍頻程兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶。頻程有上、下限頻率值和中心頻率值,中心頻率分別為:31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)127聲音的計(jì)量聲功率W:聲源在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輻射的聲能,即在全部可聽范圍所輻射的功率,單位W。在建筑聲學(xué)中,聲源輻射波的聲功率大都可以認(rèn)為不因環(huán)境條件的不同而改變,并把它看作是屬于聲源本身的一種特性。聲強(qiáng)I:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率,W/m2。聲壓p:聲波的壓強(qiáng)與媒質(zhì)的靜壓之差,Pa7-1.2聲音的計(jì)量聽覺范圍
——量級(jí)差非常大
可聞閾(聽閾)
——人耳剛能感受的聲音p0=2×10-5Pa
I0=1×10-12W/m2
煩惱閾——聞之煩惱不安 p0=20
Pa,I0=1W/m2疼痛閾——聞之人耳則痛,p=200Pa,I=100W/m2128聲音的度量分貝標(biāo)度和聲級(jí)L,單位dB設(shè)立的必要性數(shù)據(jù)范圍太大,如2×10-5Pa~20Pa人的聽覺響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對(duì)數(shù)關(guān)系,對(duì)聲壓或聲強(qiáng)采用對(duì)數(shù)標(biāo)度就比較方便,這種表示方法稱為分貝標(biāo)度。7-1.2聲音的計(jì)量一般條件下,可以認(rèn)為聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)的數(shù)值近似相等。
聲強(qiáng)級(jí)聲壓級(jí)聲功率級(jí)可聞閾值1×10-12W129聲音的度量7-1.2聲音的計(jì)量聲源聲級(jí)疊加:非線性!
聲強(qiáng)級(jí)、聲壓級(jí)疊加時(shí),不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行算術(shù)相加,而要按對(duì)數(shù)運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行。例如,n個(gè)在某點(diǎn)聲壓相等的聲音,它們的總聲壓為:從上式可以看出,兩個(gè)數(shù)值相等的聲壓級(jí)疊加后,只比原來增加3dB,而不是增加一倍。這個(gè)結(jié)論對(duì)于聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)同樣適用。130聲壓級(jí)的疊加也可以用圖表進(jìn)行,由圖中查出兩聲壓級(jí)差所對(duì)應(yīng)的附加值,將它加到較高的那個(gè)聲壓級(jí)上即得所求的總聲壓級(jí)。如果兩個(gè)聲壓級(jí)差超過10-15dB,附加值很小,則可略去不計(jì)。增加的聲級(jí)數(shù)聲源聲級(jí)差7-1.2聲音的計(jì)量?jī)蓚€(gè)不同聲源疊加,差別超過10~15dB,可以忽略。131人的主觀聽覺特性什么是噪聲?人們不愿意聽到的任何聲音空氣聲:經(jīng)空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播固體聲:振動(dòng)噪聲7-2人體對(duì)聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)132人耳的聽覺特征
特征:對(duì)高頻聲比對(duì)低頻聲敏感響度級(jí):用1000Hz純音的聲壓級(jí)代表其等響曲線的響度級(jí),單位Phon等響曲線聽閾痛閾7-2.2聽覺特性133聲級(jí)計(jì):A、B、C、D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲級(jí)計(jì)為模擬人耳聽覺而進(jìn)行濾波,分別模擬人耳對(duì)40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計(jì)權(quán)方式。D計(jì)權(quán)用于測(cè)量航空噪聲。對(duì)不同的頻率有不同的衰減。1000Hz的衰減均為是0。7-2.2聽覺特性134掩蔽效應(yīng)一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾頻率相近則掩蔽作用顯著對(duì)高頻掩蔽作用比對(duì)低頻掩蔽作用大有利有弊弊:聽不清要聽的內(nèi)容,降低工作效率利:避免一些噪聲的干擾,提高工作效率7-2.2聽覺特性適合的掩蔽背景聲的特點(diǎn)無表達(dá)含義響度不大連續(xù)無方位感掩蔽背景聲低響度的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂聲隱約的語言聲135噪聲評(píng)價(jià):
A聲級(jí)
用A計(jì)權(quán)方式測(cè)得的噪聲級(jí)稱作A聲級(jí),是一個(gè)綜合疊加得到的單一的數(shù)值。
環(huán)境噪聲響度多在40方上下,故A聲級(jí)能夠較好地反映人對(duì)噪聲的主觀反應(yīng)。
噪聲評(píng)價(jià)曲線:NR(NoiseRating)
單值A(chǔ)聲級(jí)不能反映噪聲的頻譜特性
NR曲線:中國、歐洲常用,ISO推薦
考慮了低頻噪聲難消除的因素
LA=NR+5dB
7-2.3噪聲的評(píng)價(jià)136聲音的傳播規(guī)律遇到障礙物:反射、散射、衍射(繞射)7-3.1聲音傳播與衰減的原理聲音的透射和吸收吸收透射吸收反射入射室內(nèi)聲場(chǎng)由直達(dá)聲與多次反射聲組成聲音比自由聲場(chǎng)大,且不隨距離平方衰減有“混響現(xiàn)象”137吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)多孔吸聲材料微孔很多且相互連通,吸收多,反射少,效果好,如纖維板、毛氈、礦棉微孔靠得很近卻不相通,效果不好,如泡沫樹脂、多孔橡膠
共振吸聲結(jié)構(gòu) 薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)空腔、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)
空間吸聲體7-4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能138噪聲控制措施降低噪聲源噪聲噪聲源的控制、減振傳播途徑降低噪聲吸聲、隔聲、消聲、隔振掩蔽主動(dòng)加入掩蔽噪聲7-5噪聲的控制與治理方法用途1:大型敞開式辦公室,減少相互干擾.用途2:減少降低外部傳入噪聲的代價(jià)139降低噪聲的方法吸聲降噪在室內(nèi)天花或墻面上布置吸聲材料,可使混響聲減弱,但直達(dá)聲不會(huì)降低靠吸聲降噪很難把噪聲降低10dB以上在靠近聲源處作用很?。褐边_(dá)聲為主減振和隔振
隔聲適當(dāng)?shù)母袈曉O(shè)施,能降低噪聲20~50dB7-5.1噪聲源的控制140氣流噪聲控制:消聲器消聲器種類阻性消聲器:利用吸聲材料,中、高頻有效抗性消聲器:中、低頻有效擴(kuò)張型共振型
復(fù)合型消聲器:多種形式組合,寬頻帶消聲7-5.2氣流噪聲的消除141光環(huán)境控制的意義減少視覺疲勞,保證視覺健康和身心健康提高勞動(dòng)生產(chǎn)率降低能耗人工照明能耗空調(diào)能耗第八章建筑光環(huán)境142光的性質(zhì)和度量光的特征電磁波的一部分,光子的波動(dòng)運(yùn)動(dòng)可見光和良好視覺的共同作用不同波長(zhǎng)的光在視覺上形成不同的顏色。在帶有多種光譜成分的光源中,如果某一部分占比例較大,就呈現(xiàn)出那個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的顏色。1.1光的特性與基本光度單位較短的波長(zhǎng)為主較長(zhǎng)波長(zhǎng)為主143光通量
物理意義:說明光源發(fā)光能力的基本量,能量單位。
定義:輻射體單位時(shí)間內(nèi)以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱輻射功率或輻射通量(W)。光源的輻射通量中被人眼感覺為光的能量(波長(zhǎng)380-780nm)稱為光通量。單位:流明(lumen,lm)。1.1光的特性與基本光度單位144不同波長(zhǎng)的相對(duì)光譜光效率光視效能K(
)描述光能和輻射能之間關(guān)系的量,單位lm/W
明視覺:V(
)max對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)555nm(黃綠光),光視效能是683lm/W。暗視覺:V(
)max510nm(藍(lán)綠光)單色光的光譜光視效率波長(zhǎng)為555nm的輻射通量與視亮度感覺相等的波長(zhǎng)為
的輻射通量的比值,V(
)
單色光譜光視效率1.1光的特性與基本光度單位145發(fā)光強(qiáng)度I發(fā)光強(qiáng)度:表示光源光通量的空間密度定義:光源在某一方向的發(fā)光強(qiáng)度定義為光源在這方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量(和距離無關(guān))。單位:坎德拉(candela,cd)1.1光的特性與基本光度單位光通量只說明了光源的發(fā)光能力,并沒有表示出光源所發(fā)出光通量在空間的分布情況,因此,還必須了解表示光通量在空間分布狀況的參數(shù),即光通量的空間密度。發(fā)光強(qiáng)度和光通量均是描述光源特性的參數(shù),二者缺一不可。146光通量
相同,發(fā)光強(qiáng)度I卻不同1.1光的特性與基本光度單位147定義:落在單位面積被照面上的光通量的數(shù)值。表示被照面被照射的程度。表達(dá)式:?jiǎn)挝唬豪湛怂?lux,lx),相當(dāng)于1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上性質(zhì):可疊加性。幾個(gè)光源同時(shí)照射被照面時(shí),實(shí)際照度為單個(gè)光源分別存在時(shí)形成照度的代數(shù)和。照度E1.1光的特性與基本光度單位148照度149亮度L定義:正在發(fā)光(或反光)表面的明亮程度。亮度是與眼睛感覺有關(guān)的量,取決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上的密度。
物理亮度:發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度,尼特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2,1sb=1cd/cm2=104nt
主觀亮度:考慮背景亮度的作用視網(wǎng)膜只可承受16sb以下的亮度!1.1光的特性與基本光度單位150亮度和照度有何區(qū)別?照了不一定亮!照度相同吸光材料,亮度低反光材料,亮度高1.1光的特性與基本光度單位151光的傳播特性光遇到介質(zhì)會(huì)發(fā)生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看見。
c
=
+
+
c1.2光的反射與透射152反光和透光材料
定向反射與透射材料:入射角=反射角,透射方向與入射方向一致鏡面玻璃平板玻璃1.2光的反射與透射光線射到表面很光滑的不透明材料上,就會(huì)出現(xiàn)定向反射現(xiàn)象。定向反射具有入射、反射光線以及反射表面的法線處于同一平面、光線入射角等于反射角的特點(diǎn)。鏡面玻璃和拋光的金屬表面等都屬于定向反射材料。光線入射到透明材料上則產(chǎn)生定向透射。若材料的兩個(gè)表面彼此平行,則透過的光線方向和入射光方向?qū)⒈3忠恢?。使人眼透過這類材料仍能毫無變形地看到另一側(cè)的景物,只是位置有所平移。平板玻璃等就屬于定向透射材料。
153反光和透光材料均勻擴(kuò)散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃將入射光均勻地向四面八方反射或透射,從各個(gè)角度看,被照表面或透射表面亮度完全相同,看不見光源形象的材料稱為均勻擴(kuò)散材料。氧化鎂、硫酸鋇和石膏等為理想的均勻擴(kuò)散反射材料,大部分無光澤的建筑飾面材料,如粉刷涂料、乳膠漆、無光塑料墻紙、陶板面磚等也可近似地看作均勻擴(kuò)散反射材料;乳白玻璃則為均勻擴(kuò)散透射材料。1.2光的反射與透射154反光和透光材料
定向擴(kuò)散反射與透射材料某些材料同時(shí)具有定向和擴(kuò)散的性質(zhì),它在定向反射或透射方向上具有最大的亮度,在其他方向上也有一定的亮度。在光的反射或透射方向可以看到光源的大致形狀,但輪廓不像定向材料那樣清晰。光滑的紙油漆表面磨砂玻璃1.2光的反射與透射155光問題與熱問題的比較共同點(diǎn)
熱問題:相同條件下,投入能量越多,溫度就越高光問題:相同條件下,可見光區(qū)投入能量越多,亮度就越高不同點(diǎn)熱量守恒:熱源停止供熱,已有的熱量也不會(huì)消失;熱被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒:光源停止發(fā)光,光就沒了;光被材料吸收了就不存在了,變成了熱。156視覺與光環(huán)境良好的光環(huán)境是保證視覺功能舒適有效的基礎(chǔ)什么是良好光環(huán)境?人們可以不必通過意識(shí)的作用強(qiáng)行將注意力集中到所要看的地方,就能不費(fèi)力氣而清楚地看到所有搜索的信息獲得的信息與實(shí)際情況相符合背景中也沒有視覺“噪聲”干擾注意力2.1眼睛的視覺特征157舒適光環(huán)境評(píng)價(jià)
適當(dāng)?shù)恼斩人秸斩葮?biāo)準(zhǔn)與照度分布舒適的亮度分布適合的亮度對(duì)比很重要
適宜的顯色性與色溫影響對(duì)物體顏色的判別和人的心理感覺無眩光干擾2.4舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)158適當(dāng)?shù)恼斩人搅炼鹊揭欢ǔ潭群?,反而?huì)超過眼睛的適應(yīng)范圍。當(dāng)物體亮度超過一定值時(shí)人眼會(huì)感到刺眼,不能工作。對(duì)于人眼視力而言,存在著最佳亮度。人們感到滿意的照度值2.4舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)159合理的照度分布照度分布應(yīng)該滿足一定的均勻性。視場(chǎng)中各點(diǎn)照度相差懸殊時(shí),瞳孔就經(jīng)常改變大小以適應(yīng)環(huán)境,引起視覺疲勞。一般認(rèn)為空間內(nèi)的照度最大值、最小值與平均值的相差不超過1/6是可以接受的。照度均勻度=工作面最低照度/工作面最高照度人工照明,照度均勻度需大于1/3;自然采光,照
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